[发明专利]一种用于电缆局部放电检测的光纤拾音探头装置

说明书

本发明属于光纤传感技术领域，提出了一种用于电缆局部放电检测的光纤拾音探头装置，包括装置闭合卡扣、上装置外壳、压电陶瓷片、上拾音光纤环、上光纤法兰、下装置外壳、振动传感膜、下拾音光纤环和下光纤法兰，待测电缆放在所设计的机械结构圆形槽内，电缆局部放电产生的超声信号通过压电陶瓷片及振动传感膜激发振动，由基于Sagnac干涉型宽频声波传感技术的电缆局部放电检测系统检测。本发明应用于光纤传感技术，相对于传统的局部放电检测技术，从本质上与电磁绝缘，光纤拾音探头装置采用多方位检测，灵敏度高，可以广泛应用于电力传输放电检测领域。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种用于电缆局部放电检测的光纤拾音探头装置，具体涉及一种运用Sagnac干涉型宽频声波传感技术的电缆局部放电检测装置。

背景技术

随着国家经济的不断发展，电网运行电压等级的不断提高，电力电缆的安全运行变得越来越重要，电缆局部放电检测技术已成为电力行业的重要课题。每一次局部放电对于绝缘介质都会产生一定的影响。若未及时发现并处理局部放电，其引起的电气损伤将会升级，导致绝缘击穿，造成电网事故，从而带来重大经济损失。因此，对电缆进行局部放电检测对整个电网的安全运行具有重要意义。

局部放电检测是以发生局部放电产生的电、光、声等物理量来表征局部放电的状态。目前的检测方法主要有电测法和非电测法两大类。其中电测法包括脉冲电流法和超高频法；非电测法主要有超声波检测法等。脉冲电流法在现场环境下，会受到外界干扰和噪声的影响，抗干扰能力差；超高频检测法具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点，但造价昂贵且定位精度不高；超声波检测法能够有效实现定位放电源，但大面积检测则需要布置大量的传感器，实现方式繁琐，难度较大。

近年来，基于不同原理的光纤传感技术在不同领域得到了广泛应用。光纤传感技术以普通单模光纤作为传输和传感载体，抗电磁干扰，可在强电磁环境下长时间工作，可实现长达几十公里上百公里的实时监测及定位且便于铺设。因此，光纤传感技术在局部放电检测中具有得天独厚的优势。

发明内容

本发明提出了一种用于电缆局部放电检测的光纤拾音探头装置，其目的在于克服现有技术上的不足，公开一种新型的电缆局部放电的检测方法，相对于传统的电磁传感与压电传感，该系统便于应用，且不易受环境因素影响，尤其不受电磁干扰，检测灵敏度高，可以有效检测局部放电产生的宽频声波信号。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于电缆局部放电检测的光纤拾音探头装置，包括可以形成闭合壳体的上装置外壳和下装置外壳，所述上装置外壳的后部通过合页与下装置外壳铰接，所述上装置外壳前端通过装置闭合卡扣与下装置外壳固定连接，压电陶瓷片设置在所述上装置外壳内并贴合设置在所述上装置外壳内的顶部平面上，上拾音光纤环通过耦合剂水平贴合设置在压电陶瓷片下方，振动传感膜贴合设置在所述下装置外壳内的底部平面上并位于所述上拾音光纤环的正下方，下拾音光纤环通过耦合剂水平贴合设置在振动传感膜上，所述上拾音光纤环一端通过上光纤法兰连接Sagnac干涉型光路系统中的局部放电信号检测光纤的入射端，另一端连接下拾音光纤环的一端，下拾音光纤环的另一端通过下光纤法兰连接Sagnac干涉型光路系统中的局部放电信号检测光纤的出射端，待测电缆穿过闭合壳体的左右两侧面设置在上拾音光纤环和下拾音光纤环之间，所述上装置外壳和下装置外壳左右两侧面接触处对称设置有用于嵌入待测电缆的凹槽。

所述压电陶瓷片的型号为PZT-5H，其探测信号频段为20kHz~100kHz，长宽高尺寸为120*120*3.5mm，所述振动传感膜为圆形多晶硅PEN振动膜，半径为60mm，厚度为3μm，其探测信号频段为20Hz~20kHz。

所述上拾音光纤环为缠绕了10圈的单模光纤，缠绕半径为50mm，所述下拾音光纤环为缠绕了10圈的单模光纤，缠绕半径为50mm；所述上拾音光纤环的另一端通过光纤熔接机熔接连接下拾音光纤环的一端，熔接点固定设置于闭合壳体内部。